【物理】江西省山江湖协作体2019-2020学年高二上学期第三次月考试题（自招班）（解析版） 17页

‎“山江湖”协作体高二年级第三次月考 物理试卷（自招班）‎ 一、选择题：（本题包括10小题，共40分，第1-7题只有一个选项符合题意，第8-10题有多个选项符合题意。全部选对得4分，选对但不全的得2分，有选错的得0分。）‎ ‎1.楞次定律是下列哪个定律在电磁感应现象中的具体体现？‎ A. 电阻定律 B. 库仑定律 C. 欧姆定律 D. 能量守恒定律 ‎【答案】D ‎【解析】‎ ‎【详解】楞次定律指感应电流的磁场阻碍引起感应电流的原磁场的磁通量的变化,这种阻碍作用做功将其他形式的能转变为感应电流的电能,所以楞次定律的阻碍过程实质上就是能量转化的过程.‎ ‎2.根据科学研究表明，地球是一个巨大的带电体，而且表面带有大量的负电荷．如果在距离地球表面高度为地球半径一半的位置由静止释放一个带负电的尘埃，恰好能悬浮在空中，若将其放在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时，则此带电尘埃将(　　)‎ A. 仍处于悬浮状态 B. 远离地球向太空运动 C. 向地球表面下落 D. 无法判断 ‎【答案】A ‎【解析】‎ ‎【详解】在距离地球表面高度为地球半径一半的位置，恰好能悬浮在空中，令地球的质量为M，则此处的库仑力与万有引力相等，则有：‎ 当在距离地球表面高度与地球半径相等的位置时，即在距地面高度为R处，此处万有引力为 而此处的库仑力为：‎ 由上等式可知，库仑力仍等于万有引力，则此带电尘埃仍将处于悬浮状态．‎ A．由上分析可知，A正确； BCD．由上分析可知，BCD错误．‎ ‎3.如图所示，空间某处存在竖直向下的匀强电场和垂直纸面向里的匀强磁场，一个带负电的金属小球从M点水平射入场区，经一段时间运动到N点，关于小球由M到N的运动，下列说法正确的是（ ）‎ A. 小球可能做匀变速运动 B 小球可能做匀速圆周运动 C. 小球动能一定增加 D. 小球机械能守恒 ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】A．小球从M到N，在竖直方向上发生了偏转，所以受到的竖直向下的洛伦兹力，竖直向下的重力和竖直向上的电场力的合力不为零，并且速度方向变化，则洛伦兹力方向变化，所以合力方向变化，故不可能做匀变速运动，一定做变加速运动，A错误.‎ BCD．若电场力和重力等大反向，则过程中电场力和重力做功之和为零，小球做匀速圆周运动，而洛伦兹力不做功，所以小球的动能可能不变，重力势能减小，这种情况下机械能不守恒，若以电场力和重力不等大反向，则有电场力做功，所以机械能也不守恒，故小球的机械能不守恒，B正确，C错误，D错误．‎ ‎4.一带正电的粒子仅在电场力作用下做直线运动，将初始位置O定为坐标原点和零电势能点，取运动方向为x轴的正方向，粒子动能Ek与位置坐标x的关系如图所示．则下列关于场强E和粒子的速度v、加速度a、电势能Ep与x的关系图象中，合理的是(　　)‎ A. B. C. D. ‎ ‎【答案】B ‎【解析】‎ ‎【详解】AC.根据功的定义和动能定理，可得，由图可以看出斜率不变即电场力恒定，所以电场强度和加速度恒定．故AC错误．‎ B.根据粒子的动能与位置坐标的关系图，写出动能定理表达式，其中，，解得．故B正确．‎ D.根据机械能守恒，可得，对线性变化，所以对也是线性的．故D错误．‎ ‎5.如图所示，劲度系数为k的轻弹簧一端固定在墙上．空间存在方向垂直纸面向里的匀强磁场，磁感应强度大小为B．一个带正电的小物块(可视为质点)从A点以初速度向左运动，接触弹簧后运动到C点时速度恰好为零，弹簧始终在弹性限度内．已知物块质量为m，A、C两点间距离为L，物块与水平面间的动摩擦因数为μ，重力加速度为g．则物块由A点运动到C点的过程中，下列说法正确的是 A. 小物块的加速度先不变后减小 B. 弹簧的弹性势能增加量为 C. 小物块与弹簧接触的过程中，弹簀弹力的功率先增加后减小 D. 小物块运动到C点时速度为零，加速度也一定为零 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】物块与水平面间动摩擦因数为μ ‎，由于摩擦力做功机械能减小，物块的速度减小，根据f洛=qvB，可知物块受到的洛伦兹力减小．由左手定则可知物块向左运动的过程中受到的洛伦兹力的方向向下，洛伦兹力减小，则物块受到的向上的支持力FN=f洛+mg减小，所以摩擦力：f=μFN也减小，物块的加速度a=f/m也减小；当物块接触弹簧后，物体的加速度：，f减小，而F增大，所以不能判断出加速度的变化．由以上的分析可知 A是错误的．此过程动能转换为弹性势能和内能，根据能量守恒知物块克服摩擦力做的功为-Wf=mv02-EP弹，由于摩擦力是变力，而且f=μFN=μ（f洛+mg），可知弹簧的弹性势能增加量一定不是mv02-μmgL．故B错误；小物块与弹簧接触的过程中，弹簧弹力逐渐增大，而物块的速度逐渐减小，由P=Fv，可知开始时弹簧的功率为0，开始时逐渐增大；最后速度等于0时，弹簧的功率也是0，由此可知，弹簧的功率在增大到某一个最大值后又开始减小，即弹簧的弹力的功率先增加后减小，故C正确；小物块到达C点时，弹簧处于压缩状态，由于不知道小物块在C点受到的弹簧的弹力与摩擦力的大小关系，所以不能判断出小物块是否能静止．故D错误．‎ ‎6.如图所示的电路中，闭合开关S，当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，四个理想电表的示数都发生变化，电表的示数分别用I、U1、U2和U3表示，电表示数的变化量分别用ΔI、ΔU1、ΔU2和ΔU3表示．下列说法正确的是(　 　) ‎ A. 不变，变大 B. 变大，变大 C. 变大，不变 D. 不变，不变 ‎【答案】C ‎【解析】‎ ‎【详解】A．R1是定值电阻，有 可知不变，不变，故A错误．‎ BC．当滑动变阻器的滑动触头P向下滑动时，R2变大，R2是可变电阻，有 所以变大.根据闭合电路欧姆定律得：‎ U2=E-I(R1+r）‎ 则知 其值不变；故B错误，C正确．‎ D．U3为路端电压，为外电阻，其值增大，根据闭合电路欧姆定律知 其值不变，故D错误．‎ ‎【点睛】本题要分定值电阻与可变电阻去分析．对于定值电阻，有；对于可变电阻，可根据闭合电路欧姆定律分析与电源内阻的关系，从而作出判断.‎ ‎7.如图所示，在光滑的水平面上方有两个磁感应强度大小均为B、方向相反的水平匀强磁场区域，磁场宽度均为L．一个边长为L、电阻为R的单匝正方形金属线框，在水平外力作用下沿垂直磁场方向运动，从如图实线位置I进入磁场开始到线框运动到分别有一半面积在两个磁场中的位置Ⅱ时，线框的速度始终为，则下列说法正确的是 A. 在位置Ⅱ时外力为 B. 在位置Ⅱ时线框中电功率为 C. 此过程中产生的电能为 D. 此过程中通过导线横截面的电荷量为 ‎【答案】BC ‎【解析】‎ ‎【详解】A、在位置Ⅱ时，线框左右两边切割磁感线，产生的总感应电动势，感应电流，线框受到的安培力 ‎，由于线框的速度始终不变，根据平衡条件可知外力为，故选项A错误；‎ B、根据电功率公式可知线框中的电功率为，故选项B正确；‎ C、正方形金属线框全部进入左边磁场之前，线框右边切割磁感线，产生的感应电动势，感应电流，线框受到的安培力，克服安培力做功为，正方形金属线框全部进入磁场之后，线框左右两边切割磁感线，克服安培力做功为，克服安培力做功转化为电能，此过程中产生的电能为，故选项C正确；‎ D、由，，可得此过程中通过导线横截面的电荷量为，故选项D错误．‎ ‎8.沿x轴方向存在一静电场，电场强度的大小关于位置的变化规律如图所示(图线为正弦图线)，则下列说法正确的是(　　)‎ A. Ob两点的电势差等于Od两点的电势差 B. a、c两点的电势相等 C. 电子在O点的电势能大于电子在c点的电势能 D. 质子由a点沿x轴运动到c点的过程中，电场力先做负功再做正功 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】A．由题图可知，在x轴的负半轴，电场强度的方向沿x轴的负方向，在x轴的正半轴，电场强度的方向沿x轴的正方向，沿着电场线的方向电势降低，因此φ0>φb>φd，所以 O、b两点间的电势差小于O、d两点间的电势差，A错误；‎ B．从O点向两侧电势逐渐降低，而a和c两点关于原点O对称，所以两点的电势相等，B正确；‎ C．电子带负电，因此电子在c点的电势能大于在O点的电势能，C错误；‎ D．由于O点左侧的电场方向向左，则质子在O点左侧受到向左的电场力，质子从a向O运动的过程中，电场力做负功；O点右侧的电场方向向右，则质子在O点右侧受到向右的电场力，质子从O向c运动的过程中，电场力做正功，D正确．‎ ‎9.如图所示，从有界匀强磁场的边界上O点以相同的速率射出三个相同粒子a、b、c，粒子b射出的方向与边界垂直，粒子b偏转后打在边界上的Q点，另外两个粒子打在边界OQ的中点P处，不计粒子所受的重力和粒子间的相互作用力，下列说法正确的是 A. 粒子一定带正电 B. 粒子a与b射出的方向间的夹角等于粒子b与c射出的方向间的夹角 C. 两粒子a、c在磁场中运动的平均速度相同 D. 三个粒子做圆周运动的圆心与O点的连线构成一个菱形 ‎【答案】BD ‎【解析】‎ ‎【详解】如图，粒子往右偏转，根据左手定则，粒子带负电，故A错误；‎ ‎ 由几何知识得，粒子a，c均从P点射出，所以弧OP的对称弧与a粒子的轨迹半径相等，故a，b粒子与b，c粒子的射出的方向间的夹角相等，故B正确；a，c粒子位移相等，时间不等，故两粒子a，c在磁场中运动的平均速度不相同，故C错误；根据 ‎，则速率相同的三个粒子在同一磁场中运动的轨迹半径相等，故连接三个粒子做圆周运动的圆心与O点的连线构成一个菱形，故D正确；故选BD．‎ ‎【点睛】解答此题的关键是知道相同粒子在同一磁场中做匀速圆周运动的半径是相等的，注意与数学知识相结合解答更容易．‎ ‎10.如图，方向竖直向下的匀强磁场中有两根位于同一水平面内的足够长的平行金属导轨，两相同的光滑导体棒ab、cd静止在导轨上．t=0时，棒ab以初速度v0向右滑动．运动过程中，ab、cd始终与导轨垂直并接触良好，两者速度分别用v1、v2表示，回路中的电流用I表示．下列图像中可能正确的是 A B. C. D. ‎ ‎【答案】AC ‎【解析】‎ ‎【详解】ab棒向右运动，切割磁感线产生感应电流，则受到向左的安培力，从而向右做减速运动，；金属棒cd受向右的安培力作用而做加速运动，随着两棒的速度差的减小安培力减小，加速度减小，当两棒速度相等时，感应电流为零，最终两棒共速，一起做匀速运动，故最终电路中电流为0，故AC正确，BD错误．‎ 二、实验题：（本题包括2小题，共16分）‎ ‎11.某同学要测量一均匀新材料制成的圆柱体的电阻率ρ．需要测量以下物理量：‎ ‎（1）用游标为20分度的卡尺测量其长度如图，由图可知其长度L=___________mm；‎ ‎（2）用螺旋测微器测量其直径如图所示，由图可知其直径D=___________mm；‎ ‎（3）用多用电表的电阻“×10”挡，按正确的操作步骤测此圆柱体的电阻，表盘示数如图所示，则该电阻的阻值约为___Ω ‎【答案】 (1). 50.15 (2). 4.700 (3). 220‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）[1]游标卡尺的读数为50mm＋0.05×3mm＝50.15mm；‎ ‎（2）[2]螺旋测微器的读数为4.5mm＋0.01×20.0mm＝4.700mm；‎ ‎（3）[3]电阻的阻值等于22×10＝220Ω；‎ ‎12.某同学想要较为精确的测量一只电流表 (量程为 4mA 、内阻约为 100Ω )的内阻．实验室中可供选择的器材有：‎ 电流表 ：量程为 5mA ，内阻约为 50Ω ；‎ 电压表 ：量程为 4V ，内阻约为 4000Ω ；‎ 定值电阻：阻值 ＝5Ω ；‎ 定值电阻：阻值 ＝60Ω ；‎ 滑动变阻器：最大电阻 15Ω ，额定电流 1A ；‎ 直流电源：电动势 1.5V ，内阻 0.5Ω ；‎ 开关，导线若干．‎ ‎（1）该同学选用其中的部分器材设计了如图甲所示的电路进行测量，你认为该设计方案不合理的地方是 _________________________________．　‎ ‎（2）请用电流表、和某一定值电阻重新设计实验，并在乙图的方框中将正确的电路图补充完整(图中注明所选器材符号)___________．‎ ‎（3）按照乙图电路进行实验，测得电流表的示数为 ，电流表的示数为，则电流表内阻的表达式为 ______．‎ ‎（4）根据测量数据，做出的 ― 图象如图丙所示，则电流表的内阻为 _______Ω .(结果保留两位有效数字)‎ ‎【答案】 (1). ( 1 )电压表量程太大； (2). （2）如图所示：‎ ‎ (3). （3） (4). （4）90Ω ‎【解析】‎ ‎【分析】‎ ‎（1）根据待测电流表的最大电压判断电路的缺陷；（2）根据实验原理设计电路图；（3）根据欧姆定律及电路结构得到待测电流表内阻表达式；（4）根据电流表内阻表达式以及I1―I2 图象求解电流表内阻.‎ ‎【详解】（1）待测电流表量程为 5mA ，内阻约为 50Ω；可知最大电压约为0.25V，可知电压表量程太大；‎ ‎（2）设计电路如图：‎ ‎（3）根据欧姆定律可知，待测电流表G1内阻表达式为： ‎ ‎（4）因，由图像可知：，可得 三、计算题：（本题包括4小题，共44分，解答时应写出必要的文字说明、方程式和重要的演算步骤。）‎ ‎13.如图所示，一质量为m、带电量为e的电子，以一定的初速度从M小孔进入一磁感应强度为B的匀强磁场中，磁场是一具有弹性绝缘内壁、半径为R的圆柱形磁场．电子初速度指向圆心O，它与内壁先后碰撞两次（能量无损失）又恰好从M孔射出，试求：‎ ‎（1）电子的初速度大小；‎ ‎（2）电子在磁场内运动的时间．‎ ‎【答案】（1）；（2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）由题意可知，要使粒子碰撞两次后又从M 点飞出；粒子在磁场中应经过三段完全相等的圆周运动；如图所示；‎ 每一段圆弧对应的圆心角为60°，由几何关系可知，粒子经历的磁场圆的半径r：‎ 可得：；‎ 根据洛伦兹力等于向心力：‎ 可知：‎ ‎（2）电子在磁场中周期；‎ 由图可知，粒子在磁场中共运动的时间：‎ 可知：t=‎ ‎14.平行板电容器竖直放置如图所示，两板间距d=0．1m，电势差U=1000V，现从平行板上A处以v0=3m/s初速度水平射入一带正电小球（已知小球带电荷量q=10-4C，质量m=0．02kg），经一段时间后发现小球打在A点正下方的B点，求：‎ ‎（1）AB间的距离SAB；‎ ‎（2）若小球打在与B同一水平线上的+极板上，小球的初速度应是多大？‎ ‎【答案】（1）7．2×10-2m （2）3．8m/s ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）小球m在处以v0以水平射入匀强电场后，运动轨迹如图所示．考察竖直方向情况：小球无初速，只受重力mg，可看作是自由落体运动；考察水平方向情况，有初速v0，受恒定的电场力qE作用，作匀减速直线运动，小球的曲线运动由上述两个正交的直线运动叠加而成．‎ 由题可知：‎ 设球飞行时间为t，在竖直方向上有：‎ 水平方向上有：‎ 代入数据解得：SAB=7．2×10-2m ‎（2）水平方向上有：x=d 联立解得：v0=3．8m/s ‎【点睛】对于这类较复杂的曲线运动，中学中常用的处理方法是将其分解成两个或几个简单的直线运动，根据力的独立作用原理及运动的互不相干性分别加以分析．‎ ‎15.如图所示，在匀强磁场中，有两根足够长且电阻不计的光滑平行金属导轨MN、PQ，导轨间距，其上端接有定值电阻，两导轨构成的平面与水平面成角，匀强磁场的磁感应强度大小为，方向垂直导轨平面向上，现有一质量的金属棒ab，由静止开始沿导轨下滑，与两导轨始终保持垂直且接触良好，金属棒ab接入电路的电阻当金属棒ab下滑的距离x=1.5m时，棒的速度大小．取．求在此过程中：‎ ‎（1）流过金属棒ab某一横截面的电荷量q；‎ ‎（2）金属棒上产生的焦耳热Q．‎ ‎【答案】（1）0.5 （2）‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）设金属棒ab沿斜面下滑的位移为x，由法拉第电磁感应定律有：‎ ‎，‎ 且 ‎，‎ 由欧姆定律有：‎ ‎，‎ 又有：‎ ‎，‎ 联立代入数据解得：‎ q=0.5C；‎ ‎（2）金属棒ab下滑过程中，由能量守恒知，回路中产生的焦耳热等于ab棒机械能的减少量，即：‎ ‎，‎ 又有：金属棒上产生的焦耳热为：‎ ‎，‎ 代入数据解得：‎ ‎；‎ ‎16.如图所示,在直角坐标系xoy的第一、四象限区域内存在两个有界的匀强磁场；垂直纸面向外的匀强磁场I、垂直纸面向里的匀强磁场Ⅱ，O、M、P、Q为磁场边界和x轴的交点，OM=MP=L．在第三象限存在沿y轴正向的匀强电场．一质量为m带电荷量为+q的带电粒子从电场中坐标为(-2L，-L)的点以速度V0沿+x方向射出,恰好经过原点O处射入磁场I，又从M点射出磁场I(粒子的重力忽略不计)．求：‎ ‎（1）第三象限匀强电场场强E的大小；‎ ‎（2）磁场Ⅰ的磁感应强度B的大小；‎ ‎（3）如果带电粒子能再次回到原点O，问磁场Ⅱ的宽度至少为多少?粒子两次经过原点O的时间间隔为多少．‎ ‎ ‎ ‎【答案】（1） （2） （3） ，‎ ‎【解析】‎ ‎【详解】（1）带电粒子在匀强电场中做类平抛运动，则有 水平方向：‎ ‎，‎ 竖直方向: ‎ ‎，‎ 联立解得，‎ ‎；‎ ‎（2）设到原点时带电粒子的竖直分速度为vy则 ‎，‎ 则粒子进入磁场时速度大小为 v＝v0，‎ 方向与x轴正向成45°,粒子进入区域Ⅰ做匀速圆周运动，由几何知识可得轨迹半径 ‎，‎ 由洛伦兹力充当向心力，则有 ‎，‎ 可解得：‎ ‎；‎ ‎（3）粒子运动轨迹如图 在区域Ⅱ做匀速圆周的半径为 ‎ R2＝L，‎ 带电粒子能再次回到原点的条件是区域Ⅱ的宽度 d ≥R2+L＝(+1)L，‎ 粒子从O到M运动时间 ‎，‎ 粒子从M到N的运动时间 ‎，‎ 粒子在区域Ⅱ中的运动时间 粒子两次经过原点O的时间间隔为 t总＝2(t1+t2)+t3＝‎